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Stability Analysis on Rotor Systems Supported by Self-acting Tilting-pad Gas Bearings with Frequency Effects

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Chinese Journal of Mechanical Engineering 2011年第3期24卷 380-385页

作者： YANG Lihua qi shemiao GENG Haipeng YU Lie Key Laboratory of Ministry of Education for Strength and Vibration Xi ＇an Jiaotong University Xi ＇an 710049 China Dongfang Steam Turbine Corporation Deyang 618000 China School of Aerospace Xi ＇an Jiaotong University Xi ＇an 710049 China Institute of Mechatronics and Information Systems Xi ＇an Jiaotong Universit） Xi ＇an 710049 China

The recent research on stability of gas bearing-rotor systems still mostly adopts the same method as in oil-lubricated bearing-rotor *** dynamic coefficients of gas bearings in the case that the perturbation frequencies are same as the rotating speed are used to carry out the stability analysis of rotor *** method does not contact the frequency characteristics of dynamic stiffness and damping coefficients of gas bearings with the dynamical behaviors of rotor ***,the effects of perturbation frequencies on the stability of systems are not taken into *** this paper,the dynamic stiffness and damping coefficients of tilting-pad gas bearings are calculated by the partial derivative *** the base of solution of dynamic coefficients,two computational models are produced for stability analysis on rotor systems supported by tilting-pad gas bearings according to whether the degrees of the freedom of pads tilting motions are included in the equations of motion or *** the condition of considering the frequency effects of dynamic coefficients of tilting-pad gas bearings,the corresponding eigenvalues of the rigid and first five vibration modes of the system with the working speeds of 8-30 kr/min are computed through iteratively solving the equations of motion of rotor-system by using two computational models,*** to the obtained eigenvalues,the stability of rotor system is *** results indicate that the eigenvalues and the stability of rotor system obtained by these two computational models are well agreement each *** all can more accurately analyze the stability of rotor systems supported by tilting-pad gas *** research has important meaning for perfecting the stability analysis method of rotor systems supported by gas bearings.

关键词： bearing-rotor system tilting-pad bearing logarithm attenuation rate stability analysis

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考虑弹性变形的推力轴承抗冲击特性分析

振动与冲击 2021年第15期40卷 73-78,89页

作者：周鑫戚社苗刘恒西安交通大学机械工程学院润滑理论及轴承研究所西安710049 西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

针对滚动轴承试验机的陪试轴承——推力滑动轴承承受瞬时冲击载荷这一问题,建立了推力轴承-转子系统的动力学模型和简化的轴承座结构变形模型,运用有限元法求解雷诺方程,欧拉积分法求解转轴的轴向动力学方程,ANSYS仿真获得轴承座的结构... 详细信息

针对滚动轴承试验机的陪试轴承——推力滑动轴承承受瞬时冲击载荷这一问题,建立了推力轴承-转子系统的动力学模型和简化的轴承座结构变形模型,运用有限元法求解雷诺方程,欧拉积分法求解转轴的轴向动力学方程,ANSYS仿真获得轴承座的结构变形量,通过联合求解,得到了冲击过程中推力轴承油膜合力、最小油膜厚度和流量随时间的变化情况,对比了考虑和不考虑轴承座结构变形时推力轴承的冲击响应。结果发现:轴承座弹性变形对油膜合力和最小油膜厚度的影响不可忽略。不考虑结构变形时,油膜合力和最小油膜厚度的响应速度快得多,响应时间大约快了22%。弹性变形延缓了响应过程,起到了缓冲作用,并且缩短了达到稳态时所需的时间。考虑和不考虑弹性变形时,油膜合力的最大值和最小油膜厚度的最小值基本相同。分析表明,合适的轴承座结构刚度可以提高推力轴承的抗冲击能力。结构刚度不能小于某个临界值,太小可能造成某一瓦块的最小油膜厚度非常小,难以承受大的瞬时冲击载荷;同时也不能太大,不仅结构复杂,而且起不到缓冲的效果,可能会造成某些连接件过早失效。

关键词：推力轴承抗冲击结构弹性变形响应分析

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动压气体轴承的动态刚度和动态阻尼系数

机械工程学报 2007年第5期43卷 91-98页

作者：戚社苗耿海鹏虞烈西安交通大学机械电子及信息系统研究所西安710049

采用偏导数法求解动压气体润滑Reynolds方程,给出动压气体轴承动态刚度和动态阻尼系数普遍适应的计算方法。进行有限元数值仿真,计算动压气体轴承的动态刚度和动态阻尼系数,并重点研究轴颈扰动频率和不同轴颈扰动频率下的轴承静态载荷... 详细信息

采用偏导数法求解动压气体润滑Reynolds方程,给出动压气体轴承动态刚度和动态阻尼系数普遍适应的计算方法。进行有限元数值仿真,计算动压气体轴承的动态刚度和动态阻尼系数,并重点研究轴颈扰动频率和不同轴颈扰动频率下的轴承静态载荷及轴承数对这些系数的影响。从理论上解释动压气体轴承的动态刚度和动态阻尼系数与轴颈扰动频率的密切相关性。

关键词：动压气体轴承动态刚度系数动态阻尼系数偏导数法轴颈扰动频率

扰动频率对动压气体轴承动态刚度和阻尼系数的影响

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西安交通大学学报 2006年第3期40卷 270-274页

作者：戚社苗耿海鹏虞烈西安交通大学机械电子及信息系统研究所西安710049

采用偏导数法求解动压气体润滑Reynolds方程,给出了动压气体轴承动态刚度和阻尼系数普遍适用的计算方法.进行了有限元数值仿真,计算了动压气体轴承的动态刚度和阻尼系数,并重点研究了扰动频率对这些系数的影响.计算结果表明,动压气体轴... 详细信息

采用偏导数法求解动压气体润滑Reynolds方程,给出了动压气体轴承动态刚度和阻尼系数普遍适用的计算方法.进行了有限元数值仿真,计算了动压气体轴承的动态刚度和阻尼系数,并重点研究了扰动频率对这些系数的影响.计算结果表明,动压气体轴承的动态刚度系数随着扰动频率的增大而增大,动态阻尼系数随着扰动频率的增大而减小.从理论上解释了动压气体轴承的动态刚度和阻尼系数与扰动频率的密切相关性.

关键词：动压气体轴承动态刚度系数动态阻尼系数偏导数法扰动频率

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动压气体轴承性能计算方法研究

机械强度 2006年第3期28卷 369-373页

作者：戚社苗耿海鹏虞烈西安交通大学机械电子及信息系统研究所现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

通过数学变换,将动压气体润滑Reynolds方程变换成标准的椭圆型偏微分方程形式,以MATLABPDE(partialdifferentialequation)工具箱为求解器,编制迭代计算程序,实现动压气体轴承性能的高精度计算。文中的计算结果与以往发表的数值计算结果... 详细信息

通过数学变换,将动压气体润滑Reynolds方程变换成标准的椭圆型偏微分方程形式,以MATLABPDE(partialdifferentialequation)工具箱为求解器,编制迭代计算程序,实现动压气体轴承性能的高精度计算。文中的计算结果与以往发表的数值计算结果非常吻合,这表明所提出计算方法的正确性。文中计算方法的思想可以推广应用于其他类型轴承的性能计算及其他类型偏微分方程问题的求解中。

关键词：动压气体轴承计算方法数学变换椭圆型偏微分方程 MATLAB PDE工具箱

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动压润滑波形表面径向轴承性能分析

润滑与密封 2014年第5期39卷 35-40页

作者：董维新戚社苗陕西秦川机械发展股份有限公司陕西宝鸡721009 西安交通大学机械工程学院陕西西安710049

比较动压润滑波形表面径向轴承和圆轴承在静态性能方面的差别,研究波幅比和安装角对波形表面径向轴承静态性能的影响规律。数值计算结果表明,在大多数情况下,波形表面轴承的承载能力高于圆轴承,但是在某些波幅比和安装角下,会出现相反... 详细信息

比较动压润滑波形表面径向轴承和圆轴承在静态性能方面的差别,研究波幅比和安装角对波形表面径向轴承静态性能的影响规律。数值计算结果表明,在大多数情况下,波形表面轴承的承载能力高于圆轴承,但是在某些波幅比和安装角下,会出现相反的情况;在总体趋势上,波形表面轴承的承载能力随着波幅比的增大而增大,但是当波幅比小于0.15时,此规律可能不再适用;安装角对波形表面轴承承载能力的影响较为复杂,而且在不同的波幅比和不同的偏心率下会有不同的表现,因此,在波形表面轴承的设计和使用中,需要对安装角加以特别的关注。

关键词：波形表面径向轴承波幅比安装角

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支持轴承设计的问题求解环境

润滑与密封 2006年第9期31卷 48-51页

作者：陈瑞卿周健戚社苗虞烈西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室陕西西安710049

基于问题求解环境理论建立了支持轴承设计的计算服务平台,将分布在不同研究机构的基于不同软件开发的关于流场、电磁场、应力场以及温度场等的有限元分析程序进行集成,使其通过Internet为企业设计用户提供设计服务,并以实例说明了系统... 详细信息

基于问题求解环境理论建立了支持轴承设计的计算服务平台,将分布在不同研究机构的基于不同软件开发的关于流场、电磁场、应力场以及温度场等的有限元分析程序进行集成,使其通过Internet为企业设计用户提供设计服务,并以实例说明了系统的可行性。

关键词：问题求解环境计算服务系统架构

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对中缺陷对拉杆组合转子的动力学影响

振动与冲击 2021年第10期40卷 166-173页

作者：张海波王奇丹刘意刘恒戚社苗武汉船用电力推进装置研究所武汉430064 西安交通大学润滑理论及轴承研究所西安710049 西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

基于静动联合分析方法,研究了三维拉杆转子中对中缺陷所造成的影响。通过使用三维有限元法和牛顿迭代法,说明了含缺陷拉杆转子的静动力学特性。对中缺陷导致了复杂的不平衡现象,包括质心偏移和随速度而改变的转子弯曲,而转子弯曲则明显... 详细信息

基于静动联合分析方法,研究了三维拉杆转子中对中缺陷所造成的影响。通过使用三维有限元法和牛顿迭代法,说明了含缺陷拉杆转子的静动力学特性。对中缺陷导致了复杂的不平衡现象,包括质心偏移和随速度而改变的转子弯曲,而转子弯曲则明显降低了转子的稳定性,加大了其振幅。无论是否施加了动平衡,拉杆转子的弯曲特性决定了其振幅在超过临界转速后将会再次上升,在精度设计中应特别注意这一特点。同轴度公差是根据其稳定性特征所获得的,解释了为什么在拉杆转子中对径向定位表面的加工精度有着高度要求。此外,当对中缺陷存在时,采用不均匀的预紧也可减少对动态特性的不利影响。

关键词：对中缺陷拉杆转子转子弯曲非线性动力学

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弹性箔片动压气体推力轴承承载性能研究

润滑与密封 2006年第5期31卷 1-4页

作者：戚社苗耿海鹏郭海刚虞烈西安交通大学机械电子及信息系统研究所现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室陕西西安710049 陕西法士特齿轮有限责任公司陕西西安710077

气弹耦合解是准确预测弹性箔片动压气体轴承承载性能的有效方法。通过引入箔片的弹性变形以及联立求解动压气体润滑Reynolds方程和弹性箔片的变形方程,给出了弹性箔片动压气体推力轴承的气弹耦合解。应用气弹耦合解理论,将顶层箔片的局... 详细信息

气弹耦合解是准确预测弹性箔片动压气体轴承承载性能的有效方法。通过引入箔片的弹性变形以及联立求解动压气体润滑Reynolds方程和弹性箔片的变形方程,给出了弹性箔片动压气体推力轴承的气弹耦合解。应用气弹耦合解理论,将顶层箔片的局部弹性变形纳入考虑范围,对弹性箔片动压气体推力轴承的承载性能进行了计算和分析。有限元数值仿真结果表明:顶层箔片在气膜压力作用下的局部弹性变形直接导致弹性箔片动压气体推力轴承承载能力的降低;根据轴承瓦块上气膜压力分布的特点合理设计支承拱箔的结构形式,可以减小顶层箔片的局部弹性变形,有效提高轴承的承载能力。得到了一种承载能力较高的弹性箔片动压气体推力轴承支承拱箔结构设计方案。

关键词：弹性箔片动压气体推力轴承承载性能弹性变形气弹耦合